АТОМНАЯ ПОДВОДНАЯ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 2000 года по МПК F17D1/65 B63H21/18 

Предлагаемое изобретение относится, к транспортировке газообразного углеводородного топлива (природного газа) по трубопроводам большой протяженности, проложенному по морскому дну.

Известны конструкции наземных газоперекачивающих станций (компрессорных станций), входящих в состав магистральных трубопроводов большой протяженности, устанавливаемые через 150 - 200 километров по длине газопровода.

Станции обеспечивают необходимую степень сжатия перекачиваемого по трубопроводу газа, чем поддерживают величину его расхода в трубопроводе (Энциклопедия газовой промышленности/ Под ред. д.т.н. К.С. Басниева, перевод с французского. М.: Акционерное общество "Твант", 1994 или А.С. Смирнов и А. И. Широковский. Добыча и транспортировка газа. М.: Гостоптехиздат, 1957, с. 341-397).

Приводами газоперекачивающих компрессоров, входящих в состав этих станций в качестве нагнетателей, служат либо электродвигатели, получающие электроэнергию от постороннего источника (электростанций), либо газовые турбины, получающие энергию за счет сжигания перекачиваемого по магистральному трубопроводу природного газа.

Однако такие газоперекачивающие (компрессорные) станции не могут быть применены для создания и поддержания степени сжатия, необходимой для обеспечения больших расходов природного газа, транспортируемого по газопроводам большой протяженности, проложенных по морскому дну от места морской добычи газа на континент из-за невозможности их работы и обслуживания в подводном положении в условиях полной изоляции от атмосферного воздуха и большого давления окружающей среды - морской воды.

Предлагаемым изобретением решается задача создания автономной атомной подводной газоперекачивающей станции для магистральных газопроводов, проложенных по морскому дну от мест морской добычи природного газа на континент, которая имеет возможность:
- транспортировки станции к месту ее установки и работы в надводном положении;
- погружения станции на глубину прокладки магистрального газопровода;
- включения газоперекачивающей станции в состав магистрального газопровода через опорно-посадочную платформу газопровода, имеющую ответные части стыковочных узлов станции с платформой и магистральным трубопроводом;
- длительной и надежной работы (в режиме автоматического управления) в составе магистрального газопровода, создавая и поддерживая степень сжатия перекачиваемого газа, обеспечивающую необходимую производительность газопровода;
- снятия станции с магистрального газопровода и замены ее аналогичной станцией в аварийной ситуации или после выработки ее ресурса;
- периодического посещения станции, с помощью подводного транспортного аппарата с обслуживающим персоналом для осмотра ее механизмов и замены расходных материалов (масла).

Это достигается тем, что:
- в конструкцию магистрального газопровода, в месте установки атомной подводной газоперекачивающей станции, включена опорно-посадочная платформа с ответными частями стыковочных узлов соединения с атомной подводной газоперекачивающей станцией для установки на нее и крепления к ней газоперекачивающей станции и ее стыковки (соединения) с магистральным газопроводом;
- все силовое энергетическое оборудование и механизмы атомной подводной газоперекачивающей станции размещены внутри герметичного прочного корпуса станции, а оборудование и механизмы газоперекачивающего комплекса (осушители газа, арматура и т.д.), рассчитанное на высокое внутреннее и внешнее давление, размещено вне прочного корпуса в междубортном пространстве и защищено конструкциями легкого корпуса;
- в качестве автономного, независящего от атмосферного воздуха и углеводородного топлива, источника энергии применен водо-водяной атомный реактор, а в качестве привода газового компрессора (нагнетателя) применена паровая турбина, работающая на паре, генерируемом этим реактором;
- для возможности посещения помещений подводной газоперекачивающей станции обслуживающим персоналом во время ее установки с помощью координатно-центрирующих устройств на опорно- посадочную платформу и подключения с помощью стыковочных узлов к магистральному газопроводу, а также во время снятия станции с газопровода и ее обслуживания в период работы - станция оборудована стыковочными узлами с существующим подводным транспортным аппаратом.

Конструкция предлагаемой атомной подводной газоперекачивающей станции иллюстрируется чертежами на фиг. 1-7:
фиг. 1 - продольный вид станции,
фиг. 2 - план,
фиг. 3 - сечение по отсеку турбонагнетателя,
фиг. 4 - сечение по паротурбинной установке,
фиг. 5 - сечение по реакторному отсеку,
фиг. 6 - принципиальная схема основных систем АПГПС,
фиг. 7 - принципиальная схема стыковки станции с газопроводом, посадочная платформа.

Атомная подводная газоперекачивающая станция содержит стальной герметичный прочный корпус 1, разделенный прочными переборками на отсеки: реакторный 2, два турбогенераторных и турбокомпрессорных 3 и двух концевых жилых и аккумуляторных 4.

В реакторном отсеке размещен автономный экологически чистый источник энергии, питающий все потребители энергии атомной подводной газоперекачивающей станции - водо-водяной атомный реактор 5, отвечающий всем международным требованиям и нормативным актам в части радиационной и ядерной безопасности, в том числе рекомендациям МАГАТЭ.

В соседних, симметрично расположенных относительно реакторного, отсеках размещены агрегаты турбонагнетателей (турбокомпрессоров) 6 с приводами от паровых турбин 7, смонтированных на одной агрегатной раме со всеми вспомогательными агрегатами и системами.

На этих же агрегатных рамах установлены два турбогенератора 8, являющиеся основным источником электроэнергии для всей газоперекачивающей станции.

Резервным источником электроэнергии служат две группы аккумуляторной батареи 9, размещенные в трюмах концевых отсеков станции.

Атомная подводная газоперекачивающая станция оснащена всеми средствами жизнеобеспечения обслуживающего персонала во время его нахождения на станции.

В нижней, килевой, части газоперекачивающей станции имеются две прочных выгородки 10 узлов стыковки с магистральным газопроводом, герметизирующиеся совместно с такими же выгородками опорно-посадочной платформы во время посадки, установки и соединения станции с газопроводом.

В этих выгородках и в межбортном пространстве размещены трубопроводы 11 и 12 с запорной газовой арматурой 13, образующие всасывающие и нагнетающие ветви трубопроводов турбонагнетателей (компрессоров) 6. В конструкции легкого корпуса включены балластные, уравнительные и другие цистерны, выдвижные подруливающие устройства 14, необходимые для маневрирования и позиционирования атомной подводной газоперекачивающей станции под водой.

Установка атомной подводной газоперекачивающей станции на место ее работы и включение ее в состав магистрального газопровода осуществляется следующим образом.

Полностью укомплектованная, проверенная, готовая к работе станция буксируется в надводном положении к месту ее установки. В надводном же положении вводится в действие атомный реактор 5, прогреваются паропроводы и паровые турбины 7 и принимается нагрузка на турбогенераторы 8. После прогрева даются пробные обороты турбокомпрессоров 6, и станция с обслуживающим персоналом герметизируется. После вывески (приведения к нулевой плавучести) атомная подводная газоперекачивающая станция погружается под воду и маневрируя с помощью откидных (выдвижных) подруливающих устройств 14, подводится к опорно-посадочной платформе, конструктивно входящей в состав магистрального газопровода и имеющей ответные части узлов стыковки с атомной подводной газоперекачивающей станцией с магистральным газороводом.

Затем атомная подводная газоперекачивающая станция, нижняя, килевая поверхность которой в точности повторяет опорную поверхность опорно-посадочной платформы, с помощью координатно-центрирующих устройств 15 и системы позиционирования устанавливается на платформу, совмещая комингсы выгородок узлов стыковки станции и платформы.

За счет снятия забортного давления в совмещенных выгородках стыковочных узлов станции и платформы и образовавшегося в связи с этим усилия от гидростатического давления, станция пристыковывается ("присасывается") к платформе, уплотняется разъем выгородок и станция закрепляется на посадочной платформе.

Соединенные выгородки осушаются средствами станции, после чего соединяются и уплотняются газопроводы станции и газовой магистрали, что показано на принципиальной схеме стыковки станции с газопроводом на фиг. 7.

После подключения станции к магистральному газопроводу, уплотнения разъемов и необходимых переключений соответствующей арматуры, запускаются газовые турбонагнетатели (компрессоры) и станция включается в работу. Затем обслуживающий персонал покидает станцию на подводном транспортном аппарате.

В процессе работы станции при параллельном включении газовых турбонагнетателей (компрессоров) обеспечивается стопроцентная ее производительность. В случае остановки и отключения одного из газовых турбонагнетателей, по любой причине, производительность газоперекачивающей станции уменьшается до семидесяти процентов от номинальной.

Остановка, вывод из действия и снятие атомной подводной газоперекачивающей станции с магистрального газопровода (например, при выработке ресурса активной зоны реактора) осуществляется в порядке, обратном приведенному выше.

Предлагаемое изобретение позволяет значительно повысить пропускную способность магистрального газопровода большой протяженности, проложенному на большой глубине по дну моря от мест морской добычи газа на континент и тем самым исключить необходимость прокладки под водой дополнительной параллельной нитки магистрального газопровода.

Изобретение относится к транспортировке газообразного углеводородного топлива по трубопроводам большой протяженности, проложенному по морскому дну. Атомная подводная газоперекачивающая станция содержит легкий и прочный корпус, разделенный прочными переборками на герметичные отсеки. В среднем отсеке размещен водо-водяной атомный реактор, соединенный паропроводами с газовыми турбонагнетателями, которые расположены на агрегатных рампах в смежных с реакторным отсеках, а приемные и напорные ветви газопроводов турбонагнетателей проходят по межтрубному пространству и соединены с выгородками стыковочных узлов, с помощью которых станция подключается к магистральному газопроводу. Технический результат изобретения - обеспечение возможности работы газоперекачивающей станции в подводном положении. 7 ил.

Атомная подводная газоперекачивающая станция, содержащая легкий и прочный корпус, разделенный прочными переборками на герметичные отсеки, в среднем из которых установлен водо-водяной атомный реактор, соединенный паропроводами с газовыми турбонагнетателями, расположенными на агрегатных рамах в смежных с реакторным отсеках, причем приемные и напорные ветви газопроводов турбонагнетателей проходят по междубортному пространству и соединены с выгородками стыковочных узлов станции с магистральным газопроводом, расположенных в килевой части станции.